一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法技术

本发明专利技术涉及氧化锌技术领域，具体涉及一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，包括以六水合硝酸锌、乙二胺四乙酸和六次甲基四胺为原料沉淀法制备空心壳体纳米氧化锌，然后再使用等离子处理设备对空心壳体纳米氧化锌进行表面处理，再将其投入聚乙二醇和甲苯磺酸制备的混合中改性，得到改性后的心壳体纳米氧化锌；本发明专利技术制备的氧化锌在橡胶轮胎的生产过程中，只需要加入重量为55~60%的普通纳米氧化锌即可使橡胶轮胎具有相同的力学性质，能够极大减少橡胶轮胎中氧化锌的使用量，更符合现在绿色环保的口号。

A production method of nano zinc oxide for hollow shell of rubber tire

The invention relates to the technical field of zinc oxide, in particular to a production method of nano zinc oxide of hollow shell for rubber tire, including the preparation of nano zinc oxide of hollow shell by precipitation method with zinc nitrate hexahydrate, ethylenediaminetetraacetic acid and hexamethylenetetramine as raw materials, and then the surface treatment of nano zinc oxide of hollow shell is carried out by using plasma treatment equipment, and then the nano zinc oxide of hollow shell is put into polyethylene The core shell nano zinc oxide is obtained by modifying the mixture of glycol and toluene sulfonic acid; in the production process of rubber tire, only 55-60% ordinary nano zinc oxide is added to make the rubber tire have the same mechanical property, which can greatly reduce the use of zinc oxide in rubber tire, more in line with the current green environmental protection Slogan.

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法
本专利技术涉及氧化锌
，具体涉及一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法。
技术介绍
氧化锌在橡胶行业中是最常用的硫化活性剂，其不仅能够加快硫化速度，还能提高橡胶的交联度，是橡胶助剂的重要品种之一。因此，氧化锌是橡胶轮胎中最常见的添加剂，其能够提高橡胶轮胎的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能以及拉伸强度等各种性能。但是在锌作为重金属，在轮胎的使用、报废堆放和回收处理过程中，氧化锌的释放会对人体健康和环境,尤其对水生生物造成不利影响。为此国际环保组织已经呼吁橡胶轮胎行业减小氧化锌用量，但如果减少橡胶轮胎中氧化锌的含量，必然会引起橡胶轮胎各种性能的下降。目前，为保证在减小橡胶轮胎中的氧化锌用量的同时不影响橡胶轮胎的各项性能，人们主要使用以下两种改进方法：一种是使用其他有效的硫化活性剂代替氧化锌加入橡胶轮胎中；另一种是提高氧化锌的活性，如减小氧化锌粒子粒径、增大比表面积，对氧化锌进行活性处理。经过实验发现，其他有效的硫化活性剂只能增强橡胶轮胎的一种性能，无法有效同时提升其各项性能，而提高氧化锌的活性，虽然能够降低氧化锌在橡胶轮胎中的用量，但是氧化锌的减少量相对较少，无法达到明显减少氧化锌用量的效果。因此，针对现有氧化锌在橡胶轮胎中使用时含量较多，且无法在减少氧化锌使用量的同时保证橡胶轮胎的各项性能的问题，专利技术一种能有效解决上述问题的氧化锌是一项有待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是设计了一种空心壳体纳米氧化锌，然后对其进一步改性，使得改性后的空心壳体纳米氧化锌代替市场上普通的氧化锌加入橡胶轮胎中，在不降低橡胶轮胎各项性能的同时，较大减少氧化锌的用量。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，包括以下步骤：1）空心壳体纳米氧化锌制备：a.取重量份数为16~20份的六水合硝酸锌粉末溶于其重量5~8倍的去离子水中，然后再加入22~25份乙二胺四乙酸，升温至70~75℃时搅拌至全部溶解，得到溶液A，备用；b.再将重量份数为12~16份的六次甲基四胺放入其重量4~6倍的去离子水中，搅拌10~20min全部溶解，得到溶液B，备用；c.将上述制备的溶液A与溶液B投入反应釜中，然后升温至90~95℃充分反应3~5h后，抽滤得到白色沉淀，然后再用去离子水反复冲洗2~3遍后烘干即得空心壳体纳米氧化锌；2）空心壳体纳米氧化锌表面改性：a.将步骤1）中制备的空心壳体纳米氧化锌均匀平铺在金属基板上，然后送入等离子处理设备中，并控制喷头与空心壳体纳米氧化锌的距离为3~5mm，降压至20~50Pa后处理30~40s；b.取重量份数为6~8份的甲苯磺酸放入其重量8~10倍的聚乙二醇中，升温至55~60℃，然后再向其中加入18~26份的经上述等离子处理的空心壳体纳米氧化锌，以600~720r/min的转速搅拌6~10h，得聚乙二醇浑浊液；c.将上述聚乙二醇浑浊液静置0.5~1h，再过滤得白色沉淀，然后使用去离子水将白色沉淀洗涤10~15min，最后用去离子水冲洗2~3遍后烘干即得橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌。优选地，所述步骤1）中制备空心壳体纳米氧化锌的粒径大小为25~80nm。优选地，所述步骤1）中c步骤的烘干方式是在140~200℃的高温下烘干。优选地，所述步骤2）中等离子处理设备的功率为500~650W，射频频率是12~16MHz，气体流量为15~20L/min，处理气体为氦气。优选地，所述步骤2）中c步骤的烘干方式是在50~60℃的热风下烘干。优选地，所述经步骤1）和步骤2）制备的橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌在橡胶轮胎中的使用量为橡胶原料重量的0.6~1.3%。有益效果：本专利技术与现有的普通纳米氧化锌相比，通过将硝酸锌与络合剂混合形成金属络合物，然后金属络合物再与六次甲基四胺混合，升温至90~95℃反应能够有效生成大量的空心壳体纳米氧化锌，而且生成的空心壳体纳米氧化锌表面凹凸粗糙、不光滑，能极大增加化学反应的接触面积和增强氧化锌的表面活性，使得制备的空心壳体纳米氧化锌具有密度小、比表面积大和更多的反应活性点的特点。然后再使用等离子表面处理的方法对空心壳体纳米氧化锌的表面进行表面处理，并控制在20~50Pa的低压下处理，能够使得产生的活性粒子密度大、放电均匀，使得在空心壳体纳米氧化锌表面形成大量的引发官能团，再将其放在聚乙二醇和甲苯磺酸制备的液体中，然后置于55~60℃温度下长时间反应能够在空心壳体纳米氧化锌表面枝接大量甲苯磺酸和少量聚乙二醇，表面改性后的空心壳体纳米氧化锌其亲水性显著降低，能够均匀分散在橡胶材料中，不引起团聚现象，而且由于甲苯磺酸和聚乙二醇的作用，改性后的空心壳体纳米氧化锌在橡胶中能进一步够加快硫化速度，提高橡胶的交联度，从而进一步增加橡胶轮胎的耐磨性能、抗撕裂性能以及拉伸强度等性能。因此，在橡胶轮胎的生产过程中，只需要加入重量为55~60%的普通纳米氧化锌即可使橡胶轮胎具有相同的力学性质，能够极大减少橡胶轮胎中氧化锌的使用量，更符合现在绿色环保的口号。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1：一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，其制备步骤如下：1）空心壳体纳米氧化锌制备：a.取18kg的六水合硝酸锌粉末溶于100L的去离子水中，然后再加入24kg的乙二胺四乙酸，升温至75℃时搅拌至全部溶解，得到溶液A，备用；b.再将15kg的六次甲基四胺放入80L的去离子水中，搅拌15min全部溶解，得到溶液B，备用；c.将制备的溶液A与溶液B投入反应釜中，然后升温至95℃充分反应4.5h后，抽滤得到白色沉淀，然后再用去离子水反复冲洗3遍，然后在180℃的高温下烘干得粒径大小为25~80nm的空心壳体纳米氧化锌。2）空心壳体纳米氧化锌表面改性：a.将步骤1）中制备的空心壳体纳米氧化锌均匀平铺在金属基板上，然后送入等离子处理设备中，并控制喷头与空心壳体纳米氧化锌的距离为3mm，降压至25Pa后处理35s，处理过程中控制等离子处理设备的功率为600W，射频频率是14.15MHz，氦气的气体流量为16L/min；b.取6kg的甲苯磺酸放入其50kg的聚乙二醇中，升温至60℃，然后再向其中加入20kg经上述等离子处理后的空心壳体纳米氧化锌，以600r/min的转速搅拌10h，得聚乙二醇浑浊液；c.将上述聚乙二醇浑浊液静置0.5h后再过滤得白色沉淀，然后使用去离子水将白色沉淀洗涤12min，最后用去离子水冲洗3遍后，在50~60℃的热风下烘干，即得橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌。实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）空心壳体纳米氧化锌制备：/na. 取重量份数为16~20份的六水合硝酸锌粉末溶于其重量5~8倍的去离子水中，然后再加入22~25份乙二胺四乙酸，升温至70~75℃时搅拌至全部溶解，得到溶液A，备用；/nb. 再将重量份数为12~16份的六次甲基四胺放入其重量4~6倍的去离子水中，搅拌10~20min全部溶解，得到溶液B，备用；/nc. 将上述制备的溶液A与溶液B投入反应釜中，然后升温至90~95℃充分反应3~5h后，抽滤得到白色沉淀，然后再用去离子水反复冲洗2~3遍后烘干即得空心壳体纳米氧化锌；/n2）空心壳体纳米氧化锌表面改性：/na. 将步骤1）中制备的空心壳体纳米氧化锌均匀平铺在金属基板上，然后送入等离子处理设备中，并控制喷头与空心壳体纳米氧化锌的距离为3~5mm，降压至20~50Pa后处理30~40s；/nb. 取重量份数为6~8份的甲苯磺酸放入其重量8~10倍的聚乙二醇中，升温至55~60℃，然后再向其中加入18~26份的经上述等离子处理的空心壳体纳米氧化锌，以600~720r/min的转速搅拌6~10h，得聚乙二醇浑浊液；/nc. 将上述聚乙二醇浑浊液静置0.5~1h，再过滤得白色沉淀，然后使用去离子水将白色沉淀洗涤10~15min，最后用去离子水冲洗2~3遍后烘干即得橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌。/n...

【技术特征摘要】
1.一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）空心壳体纳米氧化锌制备：
a.取重量份数为16~20份的六水合硝酸锌粉末溶于其重量5~8倍的去离子水中，然后再加入22~25份乙二胺四乙酸，升温至70~75℃时搅拌至全部溶解，得到溶液A，备用；
b.再将重量份数为12~16份的六次甲基四胺放入其重量4~6倍的去离子水中，搅拌10~20min全部溶解，得到溶液B，备用；
c.将上述制备的溶液A与溶液B投入反应釜中，然后升温至90~95℃充分反应3~5h后，抽滤得到白色沉淀，然后再用去离子水反复冲洗2~3遍后烘干即得空心壳体纳米氧化锌；
2）空心壳体纳米氧化锌表面改性：
a.将步骤1）中制备的空心壳体纳米氧化锌均匀平铺在金属基板上，然后送入等离子处理设备中，并控制喷头与空心壳体纳米氧化锌的距离为3~5mm，降压至20~50Pa后处理30~40s；
b.取重量份数为6~8份的甲苯磺酸放入其重量8~10倍的聚乙二醇中，升温至55~60℃，然后再向其中加入18~26份的经上述等离子处理的空心壳体纳米氧化锌，以600~720r/min的转速搅拌6~10h，得聚乙二醇浑浊液；
c.将上述聚乙二醇浑浊液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺，
申请(专利权)人：安徽锦华氧化锌有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34